更正请看
Laura Tang的回答 (
http://www. zhihu.com/question/2496 5455/answer/46638874)
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谢
Vivian小水邀
这个问题牵涉到 神经退化性疾病(Neurodegenerative Disease) 这一类疾病的病理.
神经退化性疾病一般与神经纤维轴突外的包膜——髓鞘的变性有关。髓鞘由蛋白质和脂质构成,髓鞘的变性又主要与髓鞘蛋白的聚合有关.[1]
通常情况下蛋白质折叠成能正确行使其生物功能的三维结构, 这样它才能发挥正常的作用.
但在适当条件下(压力/毒性物质),蛋白质折叠会发生错误,使其不溶于水,从而导致病理性聚集而形成淀粉样纤维[2]。
蛋白质的病理性聚集不仅使其丧失了原有的正常功能,而且还对细胞具有特定毒性,最终导致细胞死亡[1]
髓鞘现已知功能在于 支持轴突与周围组织,形成神经电位绝缘;通过“跳跃式传导”的机制来加快动作电位的传递;是在一些轴突受损的情况下引导轴突的再生。因此,易于理解的,蛋白质聚集导致的髓鞘的破坏/变性在早期会导致神经纤维的电位传递特性降低,长久之后(蛋白质聚集严重)会导致对应的和周围的神经细胞死亡[3, 4]。而神经细胞虽然可以再生,但是速度极慢,因此在病理上一般不考虑神经细胞再生的效果。
这种蛋白质聚集出现在人脑的不同区域,会导致不同的神经退化性疾病,比如亨廷顿舞蹈症、多发性硬化、阿尔兹海默综合征、帕金森氏病、以及这里要着重讨论的侧索硬化综合症。对于侧索硬化综合症(ALS),按照病理主要可以分为两种基本型:一种主要累及大脑的运动控制区域,比如下图(MRI T2像)中累及大脑内囊区域(红圈中高亮处; T2像中纤维束多的白质表现为低信号,该区域的高信号显示异常) [5]
该区域与大脑体感皮层通过相连,因此会累及大脑的运动控制能力。[6]
另一种主要累及脊髓中的运动控制神经元。这两种都会阻断大脑对肌肉的控制,缺少运动的肌肉因此会萎缩,反过来又减少对大脑的运动反馈,降低大脑的运动控制能力,进一步恶化疾病。在这两种基本型上,由于具体累及区域的不同又可以导致不同的症状,比如疾病的早期累及的不同肌肉群,疾病的发展速度不同等。ALS通常发病于50岁以上,发病后的平均能再存活2-3年,但是,只要疾病不发展到累及控制呼吸/进食吞咽的肌肉控制,患者就可以继续生存。[7]
在进一步分级机理之前,我们要了解大脑的一些基本机制:
有了以上这些基本机制,我们就不难理解:
对于霍金这个例子,除了他病因的特殊性之外,我们可以看到外在因素有
霍金的例子,是我们在神经退化性疾病方面了解甚少的最优证明之一。我们在其它非神经性疾病方面所实践的最基本的方法——疾病的分类,在这类疾病面前就不像在其他疾病那里有效。在整个神经退化性疾病的典型因果链中
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压力-->蛋白质折叠异常-->蛋白质集聚-->髓鞘变性-->对应神经元损伤-->累及周边区域和其他脑区-->进一步发展,疾病恶化或者导致其他类型的神经退化疾病-->死亡
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的每一步,对于我们来说都是一个大而且复杂的问题。
以上。
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[1] Ross, Christopher A., and Michelle A. Poirier. "Protein aggregation and neurodegenerative disease." (2004): S10-S17.
[2] Tyedmers, Jens, Axel Mogk, and Bernd Bukau. "Cellular strategies for controlling protein aggregation." Nature reviews Molecular cell biology 11.11 (2010): 777-788.
[3] Hara, Taichi, et al. "Suppression of basal autophagy in neural cells causes neurodegenerative disease in mice." Nature 441.7095 (2006): 885-889.
[4] Lashuel, Hilal A., et al. "Neurodegenerative disease: amyloid pores from pathogenic mutations." Nature 418.6895 (2002): 291-291.
[5] Kiernan, Matthew C., et al. "Amyotrophic lateral sclerosis." The Lancet 377.9769 (2011): 942-955.
[6] Susan, Standring. "Gray’s Anatomy-The Anatomical basis of clinical practice."London, Elsevier Churchill Livingstone Publishers 277 (2005): 279.
[7] Rowland, Lewis P., and Neil A. Shneider. "Amyotrophic lateral sclerosis." New England Journal of Medicine 344.22 (2001): 1688-1700.